JP2009145192A - プローブカード - Google Patents

Abstract

【課題】幅の狭いコンタクトプローブを狭いピッチでプローブ基板に固着したプローブカードであっても、所定のコンタクトプローブの抵抗を小さくすることにより安定した電気的特性検査が行えるコンタクトプローブを提供する。
【解決手段】片持ち梁構造を有するビーム部８２の自由端側に検査対象物２に接触させるためのコンタクト部８１が形成された複数のコンタクトプローブ８を備え、コンタクトプローブ８には、検査対象物２に電源を供給するための第１コンタクトプローブ８ａと、検査対象物２との間で信号を伝送するための第２コンタクトプローブ８ｂとが含まれる。第１コンタクトプローブ８ａは、第２コンタクトプローブ８ｂに比べて、ビーム部８２の断面積が大きく、コンタクト部８１を検査対象物２に接触させることによりビーム部８２を弾性変形させた場合に、コンタクト部８１ａと検査対象物２との接触点の数が多くなるようにしている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、検査対象物に接触させるための複数のコンタクトプローブを備え、各コンタクトプローブが、片持ち梁構造を有するビーム部と、このビーム部の自由端側に形成されたコンタクト部とをそれぞれ有するプローブカードに関する。特に、半導体ウエハなどの検査対象物上の微細な電極パッドにコンタクトプローブを接触させて検査対象物の電気的特性試験を行うためのプローブカードに関する。

一般に、半導体デバイスの製造工程で実施される電気的特性検査には、プローブ装置が用いられている。プローブ装置は、プローブカードを半導体ウエハに近づけ、プローブカード上に形成された多数のコンタクトプローブを半導体ウエハ上の電極パッドに当接させる装置である。このようなプローブ装置を用いることによって、プローブカードを介して、半導体ウエハ上に形成された微小な電極パッドをテスターなどの外部装置に導通させることができる。

半導体デバイスは、フォトリソグラフィ技術などの進歩による微細加工精度の著しい向上によって高集積化されてきた。その結果、半導体デバイスは、そのチップ面積に対する電極パッド数が飛躍的に増大し、最近では、千個を越える電極パッドが数ミリ角の半導体チップ上に狭ピッチで配置されるようになってきた。このような半導体チップについて電気的特性試験を行うためには、ターゲットとなる半導体デバイスの電極パッドと同様のピッチでコンタクトプローブを配置させたプローブカードが必要となる。そこで、半導体デバイスと同様のフォトリソグラフィ技術を利用して、コンタクトプローブを製造する技術が種々提案されている（例えば、特許文献１）。

特許文献１には、いわゆるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて形成された積層体からなるコンタクトプローブが開示されている。このコンタクトプローブは、プローブ基板に対し平行に形成された複数の層で構成されている。これらの各層はプローブ基板に平行な２次元形状となっており、フォトリソグラフィ技術による制御で、これら各層の２次元形状を異なるように形成しながらプローブ基板に垂直な方向へ積層してくことにより３次元形状のコンタクトプローブが形成される。即ち、このフォトリソグラフィ技術により、２次元形状が異なる各層を積層していくことで、プローブ基板に一端側が固着されるビーム部と、このビーム部の自由端側となる他端側に突設されるコンタクト部とを備える片持ち梁構造のコンタクトプローブが得られる。
特開２００１−９１５３９号公報の図７（Ａ）〜図１０（Ｏ）

上記したＭＥＭＳ技術により、幅の狭いビーム部を有する複数のコンタクトプローブを形成し、これらコンタクトプローブを狭いピッチでプローブ基板上に固着させることができるようになった。しかしながら、ビーム部の幅を狭くすれば、コンタクトプローブの抵抗が大きくなって許容電流が低くなる。従って、このようなコンタクトプローブを検査対象物に電源を供給するために用いた場合には、半導体デバイスの電気的特性検査を安定して行うことができない虞がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、幅の狭いコンタクトプローブを狭いピッチでプローブ基板に固着したプローブカードであっても、所定のコンタクトプローブの抵抗を小さくすることにより安定した電気的特性検査を行うことができるプローブカードを提供することを目的とする。

第１の本発明によるプローブカードは、検査対象物に接触させるための複数のコンタクトプローブを備え、各コンタクトプローブが、片持ち梁構造を有するビーム部と、このビーム部の自由端側に形成されたコンタクト部とをそれぞれ有するプローブカードにおいて、上記コンタクトプローブには、上記検査対象物に電源を供給するための第１コンタクトプローブと、上記検査対象物との間で信号を伝送するための第２コンタクトプローブとが含まれ、第１コンタクトプローブは、第２コンタクトプローブに比べて、上記ビーム部の断面積が大きく、かつ、上記コンタクト部を上記検査対象物に接触させることにより上記ビーム部を弾性変形させた場合に、上記コンタクト部及び上記検査対象物の接触点の数が多くなるように構成される。

本発明によれば、上述のように、第２コンタクトプローブに比べて、第１コンタクトプローブの上記ビーム部の断面積を大きくすると共に、上記コンタクト部と上記検査対象物との接触点の数が多くなるように構成することによって、上記ビーム部での抵抗及び上記接触点での抵抗を小さくすることができ、上記検査対象物の電気的特性試験を安定して行うことができるようになる。

また、第１コンタクトプローブにおける接触点を複数にすることによって、上記コンタクト部を上記検査対象物に押し付けた際の押圧力を複数の接触点により分散させることができる。即ち、ビーム部の断面積を大きくすることによる剛性が増加し、それに伴って変位量に対する押圧力が大きくなるが、接触点を複数とすることによって押圧力が分散され、第１コンタクトプローブ及び第２コンタクトプローブの各接触点における押圧力の均一化が可能となり、上記コンタクト部と上記検査対象物とを接触させる際に、検査対象物に不要な傷を付けることを抑制でき、また、上記コンタクト部の磨耗量を少なくすることもできる。

第２の本発明によるコンタクトプローブは、上記構成に加え、第１コンタクトプローブは、第２コンタクトプローブに比べて上記ビーム部の幅が大きく、同一のコンタクトプローブが有する複数の上記接触点は、上記ビーム部の幅方向に延びる直線上に並ぶように配置されるように構成される。

このような構成によれば、第１コンタクトプローブは、上記ビーム部の厚みの大きさは同じままで第１コンタクトプローブのビーム部の幅を第２コンタクトプローブの幅より大きくして断面積を大きくすることができる。このように第１コンタクトプローブは、ビーム部の曲げ方向となる厚みの大きさは変更することなく、ビーム部の幅を大きくすることにより第２コンタクトプローブに比べて断面積を大きくすることにより、同じ幅のままで厚みを大きくする場合に比べて弾性変形がし易くなる。その結果、第１コンタクトプローブと上記検査対象物との接触点での押圧力をあまり大きくすることなくプローブの抵抗を小さくすることができる。しかも、複数の接触点は、上記ビーム部の幅を広くしているので、ビーム部の幅方向に延びる直線上に並ぶように簡単に配置できるし、上記ビーム部が幅方向の一方側に傾いた場合でも何れかの接触点で上記コンタクト部と上記検査対象物とを接触させることができる。

第３の本発明によるコンタクトプローブは、上記構成に加え、第１及び第２コンタクトプローブの上記コンタクト部は、形状及び大きさが同一の１又は２以上のコンタクトチップにより構成され、第１コンタクトプローブは、第２コンタクトプローブに比べて、上記コンタクトチップの数が多く、同一のコンタクトプローブが有する複数の上記コンタクトチップは、上記ビーム部の幅方向に延びる直線上に並ぶように配置されるように構成される。

このような構成によれば、一つのコンタクトチップに一つの接触点を有するようにできるので、必要な接触点の数のコンタクトチップを上記ビーム部に配置させることにより、同一のコンタクトプローブが複数の接触点を有するようにすることができる。しかも、第１及び第２コンタクトプローブは、形状及び大きさが同一のコンタクトチップを有することになるので、第１及び第２コンタクトプローブの何れもコンタクトチップの磨耗などの性能を均一なものとすることができ、品質の管理も容易になる。

第４の本発明によるコンタクトプローブは、上記構成に加え、第１コンタクトプローブのビーム部が、第２コンタクトプローブのビーム部よりも比抵抗及びヤング率がともに小さい材料から構成される。

第１コンタクトプローブの断面積が第２コンタクトプローブの断面積よりも大きくなることにより、第１コンタクトプローブと第２コンタクトプローブとに弾性変形時の変形度合いに違いが生じる場合がある。本発明によれば、第１コンタクトプローブのビーム部は、第２コンタクトプローブのビーム部よりも比抵抗及びヤング率がともに小さい材料で形成するので、第１コンタクトプローブは、電流を多く流すことができながら、第２コンタクトプローブと同等の弾性変形が得られて上記検査対象物への接触状態を良好にできる。

本発明によるプローブカードによれば、上記検査対象物との間で信号を伝送するための第２コンタクトプローブに比べて、上記検査対象物に電源を供給するための第１コンタクトプローブのビーム部の断面積を大きくすると共に、上記コンタクト部と上記検査対象物との接触点の数が多くなるように構成することによって、上記ビーム部での抵抗及び上記接触点での抵抗を小さくすることができ、上記検査対象物の電気的特性試験を安定して行うことができるようになる。

〔プローブ装置〕
図１は、本発明の実施の形態によるプローブカード１０を含むプローブ装置１の概略構成の一例を示した図であり、プローブ装置１内部の様子が示されている。このプローブ装置１は、プローブカード１０と、検査対象物２が載置される可動ステージ３と、可動ステージ３を昇降させる駆動装置４と、可動ステージ３及び駆動装置４が収容される筐体５により構成される。

検査対象物２は、半導体ウエハなどの半導体装置からなり、複数の電子回路（図示せず）が形成されている。可動ステージ３は、水平な載置面を有する載置台であり、駆動装置４の駆動により、検査対象物２を載置面上に載置させた状態で鉛直方向に上昇又は下降するようになっている。筐体５は、上部中央部に開口部が形成されており、この開口部を封鎖するように、プローブカード１０が取り付けられる。また、可動ステージ３は、この開口部の下方に配置される。

〔プローブカード〕
図２（ａ）及び（ｂ）は、図１のプローブ装置１におけるプローブカード１０の構成例を示した図であり、図中の（ａ）は、検査対象物２側(図１の下方側)から見た平面図であり、図中の（ｂ）は、側面図である。

プローブカード１０は、筐体５の開口部に取り付けられるメイン基板６と、メイン基板６に保持される矩形状のプローブ基板７と、プローブ基板７上に固着された複数のコンタクトプローブ８とを備える。

メイン基板６は、円板状のプリント基板であり、テスター装置との間で信号入出力を行うための外部端子６１を有している。例えば、ガラスエポキシを主成分とする多層プリント回路基板がメイン基板６として用いられる。このメイン基板６は、その周辺部が筐体５の開口部の周縁で保持されて水平に支持される。

プローブ基板７は、メイン基板６の下方に配置され、メイン基板６に支持される。さらに、プローブ基板７は、連結部材９に電気的に接続され、この連結部材９をメイン基板６のコネクタ６２に接続するようになっている。このプローブ基板７は、メイン基板６よりも小さい矩形をしており、基板上に配線パターンが形成されている。配線パターンは、電源供給線、グランド線及び信号線の各配線パターンで形成されている。なお、検査対象物２がシリコンウエハからなる場合には、シリコンなどの単結晶基板でプローブ基板７を構成することが好ましい。このように、プローブ基板７をシリコン基板で構成することにより、プローブ基板７と検査対象物２との熱膨張の状態を近づけることができる。

連結部材９は、メイン基板６及びプローブ基板７を連結し、導電線としてメイン基板６とプローブ基板７とにそれぞれ形成されている配線間を導通させている。ここでは、ポリイミドを主成分とする可撓性を有するフィルム上に配線パターンが印刷されたフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣ）が連結部材９として用いられている。このフレキシブル基板は、その一端がプローブ基板７の周辺部に固着され、他端は着脱可能なコネクタ６２を介してメイン基板６に連結されている。

〔コンタクトプローブ〕
コンタクトプローブ８は、検査対象物２上に形成された微細な電極パッド２１に対し、弾性的に当接させるプローブ（探針）である。各コンタクトプローブ８は、プローブ基板７における一方の主面上に整列配置されて固着されている。各コンタクトプローブ８は、プローブ基板７の主面が鉛直方向下側に向けて配置されることにより、可動ステージ３に配置された検査対象物２と対向するようになっている。

図３は、コンタクトプローブ８がプローブ基板７上に配置された状態を示すプローブ基板７の一部切欠き斜視図である。コンタクトプローブ８は、検査対象物２上の電極パッド２１に当接させるコンタクト部８１と、一端側がプローブ基板７に固定され、多端側にコンタクト部８１が突設されるビーム部８２により構成される。

ビーム部８２は、長尺平板形状の部材から構成され、その一端部がプローブ基板７に固着される片持ち梁（カンチレバー）からなる。即ち、このビーム部８２は、プローブ基板７に固着される基板固定部８３と、この基板固定部８３からプローブ基板７に対して湾曲して立ち上がってプローブ基板７に平行して伸びる弾性変形部８４とから構成される。

このビーム部８２は、基板固定部８３を固定端とし、この固定端に対する弾性変形部８４の他端側を自由端として、この弾性変形部８４の自由端に検査対象物２側から荷重がかかることにより、この弾性変形部８４を弾性変形させることができるようになっている。本実施形態では、可動ステージ３をプローブカード１０に向けて上昇させて、ビーム部８２の自由端部を検査対象物２で押圧することにより、ビーム部８２の弾性変形部８４を弾性変形させるようになっている。

コンタクト部８１は、ビーム部８２の自由端部における検査対象物２に対向する面上に突出させて形成されたコンタクトチップにより構成されている。このコンタクトチップは端面が五角形の柱状体からなる。このコンタクト部８１の検査対象物２と対向する面を、この検査対象物２の電極パッド２１と当接する当接面８５としている。この当接面８５は、野球のホームプレートと同様の五角形形状に、即ち、隣り合う３辺で直角の角部が２つ形成される五角形形状の平面に形成されている。そして、コンタクト部８１は、ビーム部８２の自由端側に、この当接面８５の２つの直角の角部が位置し、ビーム部８２の固定端側に１つの角部が位置するようにビーム部８２に形成されている。

本実施形態のプローブカード１０では、複数のコンタクトプローブ８がプローブ基板７上にビーム幅方向に所定のピッチで配置されると共に、このようなピッチで配置されるコンタクトプローブ８の列が、ビーム先端が対向するように２列形成されている。本実施形態では、矩形のプローブ基板７の何れか１辺に平行な方向を配列方向として、コンタクトプローブ８の列が形成されている。なお、各コンタクトプローブ８の間隔は、検査対象物２上に形成されている電極パッド２１間のピッチに応じて定められる。

そして、各コンタクトプローブ８は、プローブ基板７、連結部材９、メイン基板６に形成される各配線を介してメイン基板６の外部端子６１と導通しており、コンタクトプローブ８のコンタクト部８１を検査対象物２の微小な電極パッド２１に当接させることによって、この検査対象物２をテスター装置と導通させるようになっている。

さらに、本実施の形態では、図３に示すように、各コンタクトプローブ８として、第１コンタクトプローブ８ａと第２コンタクトプローブ８ｂの２種類のコンタクトプローブ用いている。第１コンタクトプローブ８ａは、プローブ基板７の電源供給線又はグランド線に導通させ、電極パッド２１に接触させることにより電源を検査対象物２に供給する。また、第２コンタクトプローブ８ｂは、プローブ基板７の信号線に導通させ、電極パッド２１に接触させることにより検査対象物２との間で信号を伝送するようになっている。

そして第１コンタクトプローブ８ａは、第２コンタクトプローブ８ｂに比べて、ビーム部８２の断面積が大きくなるように形成されている。具体的には、第１コンタクトプローブ８ａの第１ビーム部８２ａと、第２コンタクトプローブ８ｂの第２ビーム部８２ｂとは、同じ厚みで、ビーム幅を第１ビーム部８２ａの方が、第２ビーム部８２ｂよりも大きくなるように形成している。本実施の形態では、第１ビーム部８２ａの幅を第２ビーム部８２ｂの幅の２倍にしている。このように、第１ビーム部８２ａのビーム幅を第２ビーム部８２ｂのビーム幅より大きく形成することにより、第１ビーム部８２ａの断面積を第２ビーム部８２ｂの断面積よりも大きくして抵抗を小さくしている。

さらに、片持ち梁構造のコンタクトプローブを用いて良好に電気的特性試験を行う場合、コンタクト部８１と検査対象物２との点接触の数を多くして接触抵抗を小さくすることが好ましい。また、検査対象物２とコンタクトプローブ８との電気的接続を確保するために、いわゆるオーバードライブによるスクラブ動作を行うようにしている。具体的には、コンタクトプローブ８のコンタクト部８１で検査対象物２を押圧することによりビーム部８２を弾性変形させる。そして、このビーム部８２の弾性変形により、コンタクト部８１の角部が検査対象物２に対して点接触しながら、検査対象物２の面上で横方向に滑って表面の酸化膜が削り取られる。このスクラブ動作により、コンタクトプローブ８と検査対象物２との電気的導通を図るようにしている。

本実施の形態では、第１コンタクトプローブ８ａは第１ビーム部８２ａの断面積を第２コンタクトプローブ８ｂよりも大きくしていることから、材質によっては、第１コンタクトプローブ８ａの第１ビーム部８２ａの剛性が第２コンタクトプローブ８ｂよりも大きくなる場合が多い。この場合、コンタクト部８１と検査対象物２との接触点の数が第１及び第２コンタクトプローブで同じで、かつ、ビーム部８２の弾性変形量を同量とする場合には、第１コンタクトプローブ８ａと検査対象物２との点接触による押圧力は第２コンタクトプローブ８ｂの場合よりも大きくなる。その結果、第２コンタクトプローブ８ｂによるスクラブ動作に比べて、第１コンタクトプローブ８ａによるスクラブ動作によって検査対象物２の表面を削り取ってしまう量が多くなり、検査対象物２を傷つけてしまう虞がある。

さらに、第１コンタクトプローブ８ａと検査対象物２とが点接触している時の押圧力が第２コンタクトプローブ８ｂの場合よりも大きくなると、第１コンタクトプローブ８ａのコンタクト部の点接触部分の磨耗量が多くなりプローブの寿命が短くなるという問題も生じる。

そこで、本実施の形態では、第１コンタクトプローブ８ａの第１コンタクト部８１ａを２つのコンタクトチップで構成し、第２コンタクトプローブ８ｂの第２コンタクト部８１ｂを１つのコンタクトチップで構成している。これらコンタクトチップは、いずれも形状及び大きさは同じであり、五角形の当接面８５ａ，８５ｂを有する柱状体からなる。そして、第１コンタクトプローブ８ａの第１コンタクト部８１ａは、図４に示すように、ビーム部８２ａの長手方向と直交する方向、即ち、ビーム部の幅方向に２つコンタクトチップを併設してコンタクト部８１ａを形成している。このとき、各コンタクトチップの角部Ｃ１はビーム部８２の固定端側に位置させると共に、ビーム部の幅方向に伸びる直線状に位置させている。これら角部Ｃ１が電極パッド２１に点接触し、これら複数の角部Ｃ１により、コンタクトチップの接触抵抗を小さくするとともに、接触点の押圧力を分散させている。

〔コンタクトプローブの構成材料〕
次に、コンタクトプローブ８ａ，８ｂの各構成部分の材料について説明する。コンタクトプローブ８ａ，８ｂは、抵抗値が低いほど望ましいことから、コンタクトプローブの各構成部分は、導電率の高い材料で構成されている必要がある。このような高導電性材料には、例えば、銀Ａｇ、銅Ｃｕ、金銅合金Ａｕ−Ｃｕ、ニッケルＮｉ、パラジウムニッケル合金Ｐｄ−Ｎｉ、ニッケルコバルト合金Ｎｉ−Ｃｏ、ニッケルタングステンＮｉ−Ｗ、白金Ｐｔ、金Ａｕ、ロジウムＲｈなどがある。

ところで、第１ビーム部８２ａの断面積が第２ビーム部８２ｂの断面積より大きくなった状態であるにも係わらず、同じ材質でこれらビーム部を形成した場合には、第１ビーム部８２ａの方が第２ビーム部８２ｂに比べて曲げに対して硬くなる。このように、変形度合いが異なってしまうと、コンタクト部８１の検査対象物２への接触状態にばらつきが生じてしまう。

そこで、本実施形態では、第１ビーム部８２ａと第２ビーム部８２ｂは、その材質が異なるように形成しており、第１ビーム部８２ａを、第２ビーム部８２ｂよりも比抵抗及びヤング率がともに小さい材料から形成して、変形度合いが揃うようにしている。例えば、第２ビーム部８２ｂをヤング率が約２００ＧＰａで、比抵抗が１５×１０^-8Ω・ｍのＮｉ系合金で形成し、第１ビーム部８２ａをヤング率が約８３ＧＰａで、比抵抗が２．４×１０^-8Ω・ｍの金Ａｕ、又は、ヤング率が約１７０ＧＰａで、比抵抗が１０．５×１０^-8Ω・ｍの白金Ｐｔで形成することができる。

このように、第１ビーム部８２ａの材質をめっきが可能で、第２ビーム部８２ｂの材質よりもヤング率と比抵抗ともに低い材料を用いることで、ビーム幅を大きくした第１コンタクトプローブ８ａを、信号線用の第２コンタクトプローブ８ｂと変形度合いを揃えながら、第２コンタクトプローブ８ｂに比べて抵抗を大幅に小さくすることができる。

また、コンタクトプローブ８ａ，８ｂの第１コンタクト部８１ａと第２コンタクト部８１ｂとは、検査対象物２の電極パッド２１に繰り返し当接させるため高い耐磨耗性が要求され、しかも当接させるたびに、電極パッド２１の表面を引掻いて表面のゴミや酸化膜等を除去することが求められる。そこで、本実施形態では、第１コンタクト部８１ａと第２コンタクト部８１ｂをともにロジウムＲｈを用いて形成している。

〔コンタクトプローブの製造プロセス〕
図５の（ａ）〜（ｅ）は、図３に示したコンタクトプローブ８の製造プロセスの一例を示した図である。コンタクトプローブ８は、いわゆるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて作製される。ＭＥＭＳ技術とは、フォトリソグラフィ技術及び犠牲層エッチング技術を利用して、微細な立体的構造物を作成する技術である。フォトリソグラフィ技術は、半導体製造プロセスなどで利用される感光レジストを用いた微細パターンの加工技術である。また、犠牲層エッチング技術は、犠牲層と呼ばれる下層を形成し、その上に構造物を構成する層をさらに形成した後、上記犠牲層のみをエッチングして立体的な構造物を作製する技術である。

このような犠牲層を含む各層の形成処理には、周知のめっき技術を利用することができる。例えば、陰極としての基板と、陽極としての金属片とを電解液中に浸し、両電極間に電圧を印加することにより、電解液中の金属イオンを基板表面に付着させることができる。このような処理は電気めっき処理と呼ばれている。このようなめっき処理は、基板を電解液に浸すウエットプロセスであるため、めっき処理後は乾燥処理が行われる。また、乾燥後には、研磨処理などによって積層面を平坦化させる平坦化処理が必要に応じて行われる。

（ａ）は、犠牲層１１が基板１２上に形成された様子を示した図である。犠牲層１１は、その表面の一部に緩やかな曲面が形成されるように、めっき処理によって基板１２上の一部領域に銅Ｃｕを積層して形成される。

（ｂ）は、ビーム部８２の基板固定部８３と弾性変形部８４に相当する金属層１３（第１コンタクトプローブ８ａの第１ビーム部８２ａを形成する場合には、ニッケルコバルト合金層、第２コンタクトプローブ８ｂの第２ビーム部８２ｂを形成する場合には、例えば白金層）が形成された様子を示した図である。ビーム部８２は、犠牲層１１が形成された基板１２上に、ニッケルコバルト合金Ｎｉ−Ｃｏまたは白金Ｐｔをめっき処理することによって形成される。このめっき処理後には乾燥処理が行われる。

（ｃ）は、金属層１３上に感光性有機物質からなるフォトレジストを塗布してレジスト層１４を形成した後、コンタクト部８１に相当する領域１５についてレジスト層１４が選択的に除去された様子を示した図である。レジスト層１４の部分的除去は、フォトリソグラフィー技術を用いて行われる。

（ｄ）は、領域１５内にコンタクト部８１に相当するロジウム層１６が形成された様子を示した図である。ロジウム層１６はロジウムＲｈをめっき処理することによって形成される。ロジウムはレジスト層１４上にも積層されるため、このレジスト層１４上のロジウムを除去するとともに、領域１５内のロジウム層１６の上面、即ち、コンタクト部８１の上面が平坦化される。

（ｅ）は、基板１２、犠牲層１１及びレジスト層１４を除去して得られるコンタクトプローブ８を示した図である。（ｄ）においてコンタクト部８１が形成されたコンタクトプローブ８は、基板１２、犠牲層１１及びレジスト層１４が完全に除去されてコンタクトプローブ８となる。このようにして得られたコンタクトプローブ８は乾燥処理後にプローブ基板７上に固着される。

ここでは、基板１２を最終的に剥離する場合の例について説明したが、基板１２としてプローブ基板７を使用することもできる。この場合、上記（ａ）〜（ｄ）の各処理後は、犠牲層１１及びレジスト層１４を除去するだけでよい。さらに、この実施の形態では、１個のコンタクトプローブを形成する場合の例について説明したが、複数のコンタクトプローブが、所定の間隔を空けて銅Ｃｕの犠牲層を介して同時に形成されるようにしてもよい。

以上の構成を有するプローブ装置１を用いて、検査対象物２の電気的特性試験を行う際には、まず、筐体５内の可動ステージ３上に検査対象物２を取り付け、各コンタクトプローブ８がプローブ基板７の下面に配置された状態で、プローブカード１０を筐体５に取り付ける。そして、各コンタクトプローブ８がそれぞれ検査対象物２上の電極パッド２１と対向するように、検査対象物２に対するプローブカード１０のプローブ基板７の位置合わせを行う。検査対象物２及びプローブカード１０が適切に位置合わせされた状態で可動ステージ３を上昇させることにより、プローブ基板７に検査対象物２が接近し、コンタクトプローブ８のコンタクト部８１の当接面８５に当該検査対象物２上の電極パッド２１が当接する(このとき面接触状態となる。)。

そして、さらに可動ステージ３を上昇させることにより、コンタクト部８１に荷重がかかり、ビーム部８２の弾性変形部８４が弾性変形する。このとき、コンタクト部８１を構成するコンタクトチップの当接面８５は、五角形形状をしており、コンタクトチップの側面には、その五角形の角部で形成される稜線を有することになる。コンタクト部８１の当接面８５は、ビーム部８２の自由端部に検査対象物２側から荷重がかかって弾性変形部８４が弾性変形していくと、電極パッド２１に対して面接触している状態から、当接面８５の角部が電極パッド２１に点接触する状態になる。

即ち、コンタクト部８１と電極パッド２１とが接触した状態で検査対象物２及びプローブ基板７をさらに近づけた時の状態では、コンタクト部８１を介してビーム部８２の先端部に加わる応力によりビーム部８２の弾性変形部８４が基板固定部８３を支点としてプローブ基板７側に弾性変形して撓むこととなる。この弾性変形の際、ビーム部８２の先端部がプローブ基板７側へ移動するので、コンタクト部８１の当接面８５が傾斜することになり、コンタクト部８１は、その当接面８５における固定端側の角部で電極パッド２１と接触することとなる。

このように、コンタクト部８１の当接面８５が面接触状態から点接触状態になるとき、ビーム部８２の弾性変形に伴い、電極パッド２１に対し、点接触する位置がビーム部８２の長手方向に移動し、コンタクト部８１の接触部分で電極パッド２１表面を引っ掻く、いわゆるスクラブが起こる。このようにコンタクト部８１を構成することにより、スクラブ時における接触部分の面積が小さくなり、点接触となるので、スクラブ時を良好に行える。

そして、コンタクト部８１の当接面８５が電極パッド２１に点接触した状態で、電気的特性試験を行う。このとき、本実施形態では、プローブ基板７の電源供給線又はグランド線に導通させる第１コンタクトプローブ８ａは、第２コンタクトプローブ８ｂに比べて、ビーム部８２の断面積が大きく、しかも、コンタクト部８１ａと検査対象物２との接触点の数が多いので、ビーム部８２の抵抗と接触点における抵抗を小さくでき、安定した電気的特性試験が行える。

このように、本実施の形態では、第２コンタクトプローブ８ｂを信号線に導通させ、第１コンタクトプローブ８ａを電源供給線に導通させることにより、第２コンタクトプローブ８ｂのビーム部８２ｂの幅及びピッチを狭くしたまま、第１コンタクトプローブ８ａの抵抗を小さくすることができる。しかも、第１コンタクトプローブ８ａは複数の接触点により押圧力を分散させることができるので、電極パット２１の損傷を抑制できながら、第１コンタクト部８１ａの磨耗も抑制できる。

なお、本実施の形態では、コンタクト部８１は、当接面８５を野球のホームプレートと同様の五角形形状としたコンタクトチップで構成したが、本発明はこれに限られるものではない。さらに、第１コンタクトプローブ８ａは、例えば、図６に示すように、一つのコンタクトチップに複数の点接触部分が形成されるようにすることができる。図６は、本発明の実施の形態による第１コンタクトプローブの他の構成例を示した平面図であり、コンタクト部の当接面の形状が示されている。

図６の第１コンタクトプローブ８ａは、コンタクト部８１２を１つのコンタクトチップで形成するとともに、このコンタクト部８１２の当接面８５ａに対して、ビーム部８２ａの固定端側の端部に、この固定端側に向けて先細り状に突出する突出部分Ｃ２をビーム部８２ａの長手方向と直交する方向に３つ形成している。これら突出部分Ｃ２の先端部はビーム部８２ａの幅方向に延びる直線上に位置させる。この場合、３つの突出部分Ｃ２の角部が電極パッド２１に点接触する。

図６に示す第１コンタクトプローブ８ａも、コンタクト部の当接面に、検査対象物の電極パッドに点接触する部分を複数形成しているので、コンタクト部と電極パッドとの接触面積を大きくでき、より耐電流に優れたコンタクトプローブとなる。

さらに、上記した実施の形態では、第１コンタクトプローブが２つ又は３つの接触点を有し、第２コンタクトプローブが１つの接触点を有する場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、第１コンタクトプローブが３つの接触点を有し、第２コンタクトプローブが２つの接触点を有するようにしてもよい。

本発明の実施の形態によるプローブカード１０を含むプローブ装置１の概略構成の一例を示した図であり、プローブ装置１内部の様子が示されている。 図１のプローブ装置１におけるプローブカード１０の構成例を示した図である。 図２のプローブカード１０の要部における構成例を示した斜視図であり、第１コンタクトプローブ８ａと第２コンタクトプローブ８ｂが所定のピッチでプローブ基板７に固着された状態が示されている。 本発明の実施の形態によるコンタクトプローブの自由端側を示した部分平面図であり、コンタクト部の当接面の形状が示されている。 図３のコンタクトプローブ８の形成過程を模式的に示した断面図である。 本発明の実施の形態によるコンタクトプローブの他の構成例を示した平面図であり、コンタクト部の当接面の形状が示されている。

符号の説明

１ プローブ装置
２ 検査対象物
２１ 電極パッド
３ 可動ステージ
４ 駆動装置
５ 筐体
１０ プローブカード
６ メイン基板
６１ 外部端子
６２ コネクタ
７ プローブ基板
８ コンタクトプローブ
８ａ 第１コンタクトプローブ
８ｂ 第２コンタクトプローブ
８１，８１１ コンタクト部
８１ａ 第１コンタクト部
８１ｂ 第２コンタクト部
８２ ビーム部
８２ａ 第１ビーム部
８２ｂ 第２ビーム部
８３ 基板固定部
８４ 弾性変形部
８５，８５ａ，８５ｂ 当接面
９ 連結部材
１１ 犠牲層
１２ 基板
１３ 金属層
１４ レジスト層
１５ 領域
１６ ロジウム層

Claims (4)

1. 検査対象物に接触させるための複数のコンタクトプローブを備え、各コンタクトプローブが、片持ち梁構造を有するビーム部と、このビーム部の自由端側に形成されたコンタクト部とをそれぞれ有するプローブカードにおいて、
   上記コンタクトプローブには、上記検査対象物に電源を供給するための第１コンタクトプローブと、上記検査対象物との間で信号を伝送するための第２コンタクトプローブとが含まれ、
   第１コンタクトプローブは、第２コンタクトプローブに比べて、上記ビーム部の断面積が大きく、かつ、上記コンタクト部を上記検査対象物に接触させることにより上記ビーム部を弾性変形させた場合に、上記コンタクト部と上記検査対象物との接触点の数が多いことを特徴とするプローブカード。
2. 第１コンタクトプローブは、第２コンタクトプローブに比べて上記ビーム部の幅が大きく、
   同一のコンタクトプローブが有する複数の上記接触点は、上記ビーム部の幅方向に延びる直線上に並ぶように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
3. 第１及び第２コンタクトプローブの上記コンタクト部は、形状及び大きさが同一の１又は２以上のコンタクトチップにより構成され、
   第１コンタクトプローブは、第２コンタクトプローブに比べて、上記コンタクトチップの数が多く、
   同一のコンタクトプローブが有する複数の上記コンタクトチップは、上記ビーム部の幅方向に延びる直線上に並ぶように配置されていることを特徴とする請求項２に記載のプローブカード。
4. 第１コンタクトプローブのビーム部が、第２コンタクトプローブのビーム部よりも比抵抗及びヤング率がともに小さい材料からなることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載のプローブカード。

Images